集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统及方法，该系统包括：燃煤系统和蒸汽储热系统；在机组降负荷时，蒸汽储热系统通过高压、低压储汽罐分别抽取主蒸汽和再热蒸汽储存，在机组升负荷时，将储汽罐中的蒸汽作为蒸汽喷射器的动力蒸汽来源，利用蒸汽喷射器引射汽缸排汽，充分利用储汽罐中的蒸汽热量和汽缸排汽的余热加热给水，减少汽轮机抽汽，使更多的蒸汽进入汽轮机做功，并且一级蒸汽喷射器的出口蒸汽温度要高于当前负荷对应的高压缸和中压缸抽汽温度，以及二级蒸汽喷射器的出口蒸汽温度要高于当前负荷对应的低压缸抽汽温度，因此给水泵能输送更多给水进入燃煤锅炉以产生更多蒸汽进入汽轮机做功，使机组满足快速变负荷速率要求。满足快速变负荷速率要求。满足快速变负荷速率要求。

【技术实现步骤摘要】
集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统及方法


[0001]本专利技术涉及燃煤发电
，具体涉及集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统及方法，以提高火电机组运行灵活性。

技术介绍

[0002]在传统能源危机的背景下，可再生能源的使用，如太阳能、风能、波浪能和潮汐能，在世界各地急剧增加。然而，可再生能源产生的电力是可变的，部分是不可预测的，增加间歇性可再生能源在电力系统中的份额在增加净负荷方面带来了挑战。然而，增加间歇性可再生能源在电力系统中的份额给电网稳定性和安全性方面带来了挑战。因此，需要对火电机组进行灵活性改造，以提高机组的变负荷速率应对当前复杂的运行环境。当前，已有许多研究学者提出了在用电低谷期，利用多余的电加热熔岩进行储热，在用电高峰期，利用高温熔岩加热给水，但是由于增加了能量转换步骤，会降低系统的能源利用率，因此，机组仍有较大的改造空间。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提出了集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统及方法，该机组增设了储汽罐和蒸汽喷射器，利用储汽罐可以减少进入汽缸的蒸汽，从而实现机组的快速降负荷，利用蒸汽喷射器可以充分利用储汽罐中的蒸汽热量和汽缸排汽的余热，可以大幅提高机组的升负荷速率。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统，包括燃煤系统和蒸汽储热系统。所述燃煤系统包括燃煤锅炉1、高压缸2、中压缸3、低压缸4、发电机5、除氧器6、高压加热器7、低压加热器8、凝汽器9、凝结水泵P1、给水泵P2、第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第十阀门V10和第十二阀门V12；燃煤锅炉1的主蒸汽出汽端与高压缸2的入口的相连通；燃煤锅炉1的再热蒸汽出汽端与中压缸3的入口相连通；高压缸2的排汽出口与燃煤锅炉1的再热蒸汽入口端相连通；高压缸2的抽汽出口端通过第二阀门V2与高压加热器7的热端入口相连通；中压缸3的排汽出口与低压缸4的入口相连通；中压缸3的抽汽出口通过第一阀门V1与高压加热器7的热端入口相连通；中压缸3的抽汽出口与除氧器6的入口相连通；除氧器6的出口与给水泵P2的入口相连通；给水泵P2的出口通过第十阀门V10与高压加热器7的冷端入口相连通；高压加热器7的冷端出口与燃煤锅炉1的给水入口相连通；低压缸4的抽汽出口通过第三阀门V3与低压加热器8的热端入口相连通；低压缸4的排汽出口与凝汽器9的入口相连通；凝汽器9的出口与凝结水泵P1的入口相连通；凝结水泵P1的出口通过第十二阀门V12与低压加热器8的冷端入口相连通；低压加热器8的冷端出口与除氧器6的入口相连通；高压缸2、中压缸3、低压缸4和发电机5共用一个轴承连接；
[0006]所述蒸汽储热系统包括高压储汽罐10、一级蒸汽喷射器11、低压储汽罐12、二级蒸汽喷射器13、高温给水换热器14、低温给水换热器15、第四阀门V4、第五阀门V5、第六阀门
V6、第七阀门V7、第八阀门V8、第九阀门V9、第十一阀门V11和第十三阀门V13；燃煤锅炉1的主蒸汽出汽端通过第八阀门V8与高压储汽罐10的入口相连通；高压储汽罐10的出口通过第六阀门V6与一级蒸汽喷射器11的动力蒸汽进口端相连通；高压缸2的排汽出口通过第七阀门V7与一级蒸汽喷射器11的引射抽汽端相连通；一级蒸汽喷射器11的出口蒸汽与高温给水换热器14的热端入口相连通；燃煤锅炉1的再热蒸汽出汽端通过第九阀门V9与低压储汽罐12的入口相连通；低压储汽罐12的出口通过第五阀门V5与二级蒸汽喷射器13的动力蒸汽进口端相连通；中压缸3的排汽口通过第四阀门V4与二级蒸汽喷射器13的引射抽汽端相连通；二级蒸汽喷射器13的出口蒸汽与低温给水换热器15的热端入口相连通；给水泵P2的出口通过第十一阀门V11与高温给水换热器14的冷端入口相连通；凝结水泵P1的出口通过第十三阀门V13与低温给水换热器15的冷端入口相连通；高温给水换热器14的冷端出口与燃煤锅炉1的给水入口相连通；低温给水换热器15的冷端出口与除氧器6的入口相连通。
[0007]所述燃煤系统中，在燃煤锅炉1的过热蒸汽出汽端与高压储汽罐10和高压缸2之间设置过热蒸汽分流器F1；在燃煤锅炉1的再热蒸汽出汽端与低压储汽罐12和中压缸3之间设置再热蒸汽分流器F2；在高压缸2与一级蒸汽喷射器11和燃煤锅炉1之间设置高压蒸汽分流器F3；在中压缸3与低压缸4和二级蒸汽喷射器13之间设置低压蒸汽分流器F4；在给水泵P2的出口与高压加热器7的冷端入口和高温给水换热器14的冷端入口之间设置第一给水分流器F5；在凝结水泵P1与低压加热器8的冷端入口和低温给水换热器15的冷端入口之间设置第二给水分流器F6；在燃煤锅炉1与高压加热器7的冷端出口和高温给水换热器14的冷端出口之间设置第一给水合流器M1；在除氧器6与低压加热器8的冷端出口和低温给水换热器15的冷端出口之间设置第二给水合流器M2。
[0008]选取主蒸汽作为一级蒸汽喷射器11的动力蒸汽来源，主蒸汽的压力范围为6MPa～25MPa，主蒸汽的温度范围为560℃～600℃，一级蒸汽喷射器11的出口蒸汽的压力范围为3～8MPa，选取高压缸2排汽作为一级蒸汽喷射器11的引射抽汽来源，充分利用了高压缸2排汽的余热，从而提高系统的能源利用率。
[0009]选取再热蒸汽作为二级蒸汽喷射器13的动力蒸汽来源，再热蒸汽的压力范围为2MPa～6MPa，再热蒸汽的温度范围为560℃～600℃，二级蒸汽喷射器13的出口蒸汽的压力范围为0.5MPa～3MPa，选取中压缸3排汽作为二级蒸汽喷射器13的引射抽汽来源，充分利用了中压缸3排汽的余热，从而提高系统的能源利用率。
[0010]高压储汽罐10的储汽压力范围为9～15MPa，低压储汽罐12的储汽压力范围为1MPa～5MPa，因此可以分别通过调节第八阀门V8和第九阀门V9以使蒸汽满足高压储汽罐10和低压储汽罐12的安全工作范围。
[0011]当火电机组需要降负荷的时候，根据实际情况，可以自由选择打开第八阀门V8或者第九阀门V9以储存主蒸汽或者再热蒸汽，实现火电机组更快地降负荷。
[0012]蒸汽储热系统中的蒸汽喷射器可以选择单个蒸汽喷射器也可以选择多个蒸汽喷射器进行组合，以使蒸汽储热系统安全高效运行。
[0013]在机组升负荷过程中，高压储汽罐10和低压储汽罐12中的高压蒸汽和低压蒸汽可以分别通过第六阀门V6和第五阀门V5调节蒸汽压力，使释放的蒸汽处于预设的压力工作范围。
[0014]所述的集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统的运行方法，当火电机组
正常平稳运行时，打开第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、第十阀门V10和第十二阀门V12，关闭第四阀门V4、第五阀门V5、第六阀门V6、第七阀门V7、第八阀门V8、第九阀门V9、第十一阀门V11和第十三阀门V13，只运行燃煤系统，不运行蒸汽储热系统；
[0015]当火电机组需要降负荷运行时，燃煤系统运行，且蒸汽储热系统进行吸热运行，打开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统，其特征在于，包括燃煤系统和蒸汽储热系统；所述燃煤系统包括燃煤锅炉(1)、高压缸(2)、中压缸(3)、低压缸(4)、发电机(5)、除氧器(6)、高压加热器(7)、低压加热器(8)、凝汽器(9)、凝结水泵(P1)、给水泵(P2)、第一阀门(V1)、第二阀门(V2)、第三阀门(V3)、第十阀门(V10)和第十二阀门(V12)；燃煤锅炉(1)的主蒸汽出汽端与高压缸(2)的入口的相连通；燃煤锅炉(1)的再热蒸汽出汽端与中压缸(3)的入口相连通；高压缸(2)的排汽出口与燃煤锅炉(1)的再热蒸汽入口端相连通；高压缸(2)的抽汽出口端通过第二阀门(V2)与高压加热器(7)的热端入口相连通；中压缸(3)的排汽出口与低压缸(4)的入口相连通；中压缸(3)的抽汽出口通过第一阀门(V1)与高压加热器(7)的热端入口相连通；中压缸(3)的抽汽出口与除氧器(6)的入口相连通；除氧器(6)的出口与给水泵(P2)的入口相连通；给水泵(P2)的出口通过第十阀门(V10)与高压加热器(7)的冷端入口相连通；高压加热器(7)的冷端出口与燃煤锅炉(1)的给水入口相连通；低压缸(4)的抽汽出口通过第三阀门(V3)与低压加热器(8)的热端入口相连通；低压缸(4)的排汽出口与凝汽器(9)的入口相连通；凝汽器(9)的出口与凝结水泵(P1)的入口相连通；凝结水泵(P1)的出口通过第十二阀门(V12)与低压加热器(8)的冷端入口相连通；低压加热器(8)的冷端出口与除氧器(6)的入口相连通；高压缸(2)、中压缸(3)、低压缸(4)和发电机(5)共用一个轴承连接；所述蒸汽储热系统包括高压储汽罐(10)、一级蒸汽喷射器(11)、低压储汽罐(12)、二级蒸汽喷射器(13)、高温给水换热器(14)、低温给水换热器(15)、第四阀门(V4)、第五阀门(V5)、第六阀门(V6)、第七阀门(V7)、第八阀门(V8)、第九阀门(V9)、第十一阀门(V11)和第十三阀门(V13)；燃煤锅炉(1)的主蒸汽出汽端通过第八阀门(V8)与高压储汽罐(10)的入口相连通；高压储汽罐(10)的出口通过第六阀门(V6)与一级蒸汽喷射器(11)的动力蒸汽进口端相连通；高压缸(2)的排汽出口通过第七阀门(V7)与一级蒸汽喷射器(11)的引射抽汽端相连通；一级蒸汽喷射器(11)的出口蒸汽与高温给水换热器(14)的热端入口相连通；燃煤锅炉(1)的再热蒸汽出汽端通过第九阀门(V9)与低压储汽罐(12)的入口相连通；低压储汽罐(12)的出口通过第五阀门(V5)与二级蒸汽喷射器(13)的动力蒸汽进口端相连通；中压缸(3)的排汽口通过第四阀门(V4)与二级蒸汽喷射器(13)的引射抽汽端相连通；二级蒸汽喷射器(13)的出口蒸汽与低温给水换热器(15)的热端入口相连通；给水泵(P2)的出口通过第十一阀门(V11)与高温给水换热器(14)的冷端入口相连通；凝结水泵(P1)的出口通过第十三阀门(V13)与低温给水换热器(15)的冷端入口相连通；高温给水换热器(14)的冷端出口与燃煤锅炉(1)的给水入口相连通；低温给水换热器(15)的冷端出口与除氧器(6)的入口相连通。2.根据权利要求1所述的集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统，其特征在于，所述燃煤系统中，在燃煤锅炉(1)的过热蒸汽出汽端与高压储汽罐(10)和高压缸(2)之间设置过热蒸汽分流器(F1)；在燃煤锅炉(1)的再热蒸汽出汽端与低压储汽罐(12)和中压缸(3)之间设置再热蒸汽分流器(F2)；在高压缸(2)与一级蒸汽喷射器(11)和燃煤锅炉(1)之间设置高压蒸汽分流器(F3)；在中压缸(3)与低压缸(4)和二级蒸汽喷射器(13)之间设置低压蒸汽分流器(F4)；在给水泵(P2)的出口与高压加热器(7)的冷端入口和高温给水换热器(14)的冷端入口之间设置第一给水分流器(F5)；在凝结水泵(P1)的出口与低压加热器
(8)的冷端入口和低温给水换热器(15)的冷端入口之间设置第二给水分流器(F6)；在燃煤锅炉(1)与高压加热器(7)的冷端出口和高温给水换热器(14)的冷端出口之间设置第一给水合流器(M1)；在除氧器(6)与低压加热器(8)的冷端出口和低温给水换热器(15)的冷端出口之间设置第二给水合流器(M2)。3.根据权利要求1所述的集成蒸汽喷射器和蒸汽储热设备的火电调峰系统，其特征在于，选取主蒸汽作为一级蒸汽喷射器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟雄，王登亮，侯昱衍，陈禄，赵永亮，王朝阳，种道彤，严俊杰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：